代码收藏家技术教程 2025-01-01

STM32CAN总线发送接收异常的问题解决方案及相关知识详解

一、外部CAN总线断线或异常时如何监控

在STM32中监控外部CAN断线或异常时，可以通过以下几种方法实现：

自动离线管理（ABOM）：STM32的CAN外设支持自动离线管理功能，当节点检测到它发送错误或接收错误超过一定值时，会自动进入离线状态（Bus-Off）。在这种状态下，CAN不能接收或发送报文。可以通过配置CAN的MCU寄存器来启用这个功能，例如在STM32CubeMX中配置或者直接在代码中设置CAN_MCR寄存器的ABOM位。
错误中断：STM32的CAN外设提供了错误中断功能，可以在CAN控制器检测到错误时产生中断。这包括发送错误、接收错误、警告状态等。通过使能CAN的错误中断（CAN_IT_ERROR），可以在CAN控制器进入Bus-Off状态时得到通知，并在中断服务函数中进行相应的处理。
Bus-Off中断：STM32的CAN外设还提供了专门的Bus-Off中断（CAN_IT_BUSOFF）。当CAN控制器进入Bus-Off状态时，这个中断会被触发。在初始化CAN时添加代码使能Bus-Off中断，例如使用__HAL_CAN_ENABLE_IT(&hcan,CAN_IT_BUSOFF);。
错误状态寄存器（ESR）：STM32的CAN外设有一个错误状态寄存器（ESR），其中包含了各种错误状态标志，如EWGF（错误警告标志）、EPVF（错误被动标志）和BOFF（总线关闭标志）。通过监控这些标志位，可以检测到CAN总线的状态变化。
接收错误计数器（REC）和发送错误计数器（TEC）：STM32的CAN外设提供了接收错误计数器和发送错误计数器，当这些计数器的值超过一定阈值时，CAN控制器会进入Bus-Off状态。通过监控这些计数器的值，可以提前检测到CAN总线的错误趋势。
CAN总线活动监控：在某些情况下，可以通过监控CAN总线的电平活动来检测断线情况。例如，如果CAN_H或CAN_L引脚的电平长时间保持不变（例如，长时间高电平或低电平），可能表明总线断线。

小结：STM32提供了多种机制来监控和处理CAN总线的断线情况，包括自动离线管理、错误中断、Bus-Off中断以及监控错误状态寄存器和错误计数器。通过合理配置和编程，可以有效监控外部CAN总线的连接状态。

二、 Cubemx中can总线Basic Parameters参数详解

在STM32CubeMX中配置CAN总线时，“Basic Parameters”（基本参数）是一系列关键的设置，它们定义了CAN通信的基本特性。以下是这些参数的详细解释：

Time Triggered Communication Mode：时间触发通信模式。这个选项用于设置是否启用时间触发功能，该功能在某些CAN标准中会使用到。
Automatic Bus-off Management：自动离线管理。这个选项用于设置是否启用自动离线管理功能，启用后，CAN控制器在出错时会自动离线，并在适当的时候自动尝试恢复，无需软件干预。
Automatic Wake-Up Mode：自动唤醒模式。这个选项用于设置是否启用自动唤醒功能，启用后，CAN控制器会在检测到总线活动后自动唤醒。
No-Automatic Retransmission：无自动重传。这个选项用于设置是否启用自动重传功能，启用后，CAN控制器会一直尝试发送报文直到成功为止。
Receive Fifo Locked Mode：接收FIFO锁定模式。这个选项用于设置是否启用锁定接收FIFO，启用后，如果FIFO溢出，会丢弃新数据；否则，在FIFO溢出时会用新数据覆盖旧数据。
Transmit Fifo Priority：发送FIFO优先级。这个选项用于设置发送报文的优先级判定方法，启用时，以报文存入发送邮箱的先后顺序来发送；否则，按照报文ID的优先级来发送。

小结：这些基本参数对于CAN通信的稳定性和可靠性至关重要，它们影响着CAN网络的行为和性能。在STM32CubeMX中正确配置这些参数，可以确保CAN通信按照预期工作。

三、Cubemxcan总线Operating Mode参数详解

在STM32CubeMX中配置CAN总线时，“Advanced Parameters”中的“Operating Mode”选项允许你选择CAN模块的不同工作模式，以下是这些模式的详细解释：

Normal Mode（正常模式）：在正常模式下，CAN外设会正常地向CAN总线发送数据并从CAN总线上接收数据。这是大多数应用中使用的模式，适用于标准的CAN通信。
Loopback Mode（回环模式）：在回环模式下，CAN外设会正常向CAN总线发送数据，同时接收自己发送的数据，但不从CAN总线上接收其他设备的数据。这种模式在学习CAN外设的时候非常有用，特别是在没有专门的USB转CAN模块也没有两块开发板的时候。
Silent Mode（静默模式）：在静默模式下，CAN外设不向CAN总线发送数据，仅从CAN总线上接收数据，但不会应答。这种模式一般用于检测CAN总线的流量，因为它不会对总线上的数据进行应答，因此不会影响总线上的其他通信。
Loopback combined with Silent Mode（静默回环模式）：在静默回环模式下，CAN外设不会往CAN总线发送或接收数据，仅给自己发送。这种模式一般用于自检，因为它允许CAN控制器在不干扰总线的情况下测试其发送和接收功能。

小结：这些模式主要用于调试和测试CAN通信。在实际应用中，大多数情况下会使用正常模式。其他模式可以根据特定的测试或诊断需求来选择。

四、STM32中CAN总线ESR寄存器相关字段含义详解

在STM32的CAN总线通信中，ESR（Error Status Register，错误状态寄存器）包含了多个用于错误管理的字段，以下是这些字段的含义：

REC[7:0]（接收错误计数器）：这是对CAN协议的故障界定机制接收部分的实现。按照CAN的标准，当接收出错时，根据出错的情况该计数器加1或加8；而在每次接收成功后，该计数器减1，或减少其值为120－当该计数器的值大于127时。当该计数器的值超过127时，CAN进入错误被动状态。
TEC[7:0]（发送错误计数器）：与接收错误计数器相似，这是对CAN协议的故障界定机制发送部分的实现。发送错误计数器的值根据错误情况增加或减少。
LEC[2:0]（上次错误代码）：在检测到CAN总线上发生错误时，硬件根据出错情况设置其为1～6的值。当报文被正确发送或接收后，硬件清除其值为0。硬件没有使用错误代码7，软件可以设置该值，从而可以检测代码的更新。
000: 没有错误；
001: 位填充错；
010: 格式错；
011: 确认(ACK)错；
100: 隐性位错；
101: 显性位错；
110: CRC错；
111: 由软件设置。
BOFF（离线(Bus Off)标志）：当进入离线状态时，硬件对该位置1。当发送错误计数器TEC溢出，即大于255时，CAN进入离线状态。
EPVF（错误被动(Error Passive)标志）：当出错次数达到错误被动的阈值时，硬件对该位置1。（接收错误计数器或发送错误计数器的值>127）。
EWGF（错误警告标志）：当出错次数达到警告的阈值时，硬件对该位置1。（接收错误计数器或发送错误计数器的值≥96）。

小结：这些字段共同构成了CAN控制器的错误状态寄存器，用于监控和管理CAN总线上的错误状态。通过检查这些字段的值，可以判断CAN总线的状态并采取相应的错误处理措施。

五、LEC值哪些状态表示发送异常，哪些状态表示接收异常

在STM32的CAN总线通信中，ESR寄存器的LEC（Last Error Code）字段用于指示最后一次错误的种类。LEC字段的值可以告诉我们是发送异常还是接收异常，以下是LEC值的具体含义:

LEC = 000：没有错误。
LEC = 001：位填充错误（Stuff Error）。这通常发生在发送过程中，如果发送节点发送的位序列违反了CAN协议的位填充规则。
LEC = 010：格式错误（Form Error）。这通常发生在接收过程中，如果接收到的CAN帧格式不符合CAN协议的要求。
LEC = 011：确认错误（Acknowledgment Error）。这通常发生在发送过程中，如果发送节点没有收到预期的应答位（ACK）。
LEC = 100：隐性位错误（Recessive Bit Error）。这通常发生在接收过程中，如果接收到的位不是隐性位（逻辑1）。
LEC = 101：显性位错误（Dominant Bit Error）。这通常发生在发送或接收过程中，如果检测到的位是显性位（逻辑0），但在该位置应该是隐性位。
LEC = 110：CRC错误（CRC Error）。这通常发生在接收过程中，如果接收到的CAN帧的CRC校验和不正确。

小结：从上述LEC值的含义可以看出，LEC = 001、LEC = 010、LEC = 011和LEC = 101通常与发送异常相关，而LEC = 100和LEC = 110通常与接收异常相关。LEC = 101（显性位错误）既可以是发送异常也可以是接收异常，具体取决于错误发生的上下文。

六、STM32提取CAN总线的ESR寄存器中的TEC值和LEC值方法

在STM32中提取CAN总线的ESR寄存器中的TEC值和LEC值，可以通过直接读取CAN的ESR寄存器来实现。以下是具体的方法，以CAN1为例：

TEC值提取：TEC（Transmit Error Counter）是ESR寄存器中位23:16的字段，用于记录发送错误的次数。要提取TEC值，可以直接读取ESR寄存器的这8位。例如，使用以下代码：

uint8_t TEC = (CAN1->ESR >> 16) & 0xFF; // 提取TEC值

这段代码将ESR寄存器的值右移16位，然后与0xFF（即255）进行位与操作，以获取TEC的值。

LEC值提取：
LEC（Last Error Code）是ESR寄存器中位6:4的字段，用于指示最后一次错误的种类。要提取LEC值，可以直接读取ESR寄存器的这3位。例如，使用以下代码：

uint8_t LEC = (CAN1->ESR >> 4) & 0x7; // 提取LEC值

这段代码将ESR寄存器的值右移4位，然后与0x7（即7）进行位与操作，以获取LEC的值。

小结：以上代码可以直接在你的STM32项目中使用，以监控和诊断CAN总线的错误状态。通过分析TEC和LEC的值，可以更好地理解CAN总线的错误情况，并采取相应的措施。

七、ESR寄存器中的TEC和LEC值如何清空

在STM32中，CAN1的ESR寄存器中的TEC和LEC值可以通过软件进行清空。以下是具体的步骤和方法：

进入初始化模式：要清空TEC和LEC值，首先需要将CAN1置于初始化模式。这可以通过设置CAN_MCR寄存器中的INRQ位来实现：

CAN1->MCR |= CAN_MCR_INRQ;

等待直到CAN1进入初始化模式，可以通过检查MSR寄存器中的INAK位来确认：

while(CAN1->MSR & CAN_MSR_INAK);

清空TEC和LEC值：在初始化模式下，可以通过设置ESR寄存器中的LEC位来清空LEC值，同时可以通过设置ESR寄存器中的TEC位来清空TEC值：

CAN1->ESR |= CAN_ESR_LEC; // 清空LEC值
CAN1->ESR |= CAN_ESR_TEC; // 清空TEC值

以上操作会将LEC和TEC的值清零。
3.退出初始化模式：清空TEC和LEC值后，需要将CAN1退出初始化模式，回到正常工作模式：

CAN1->MCR &= ~CAN_MCR_INRQ;

等待直到CAN1退出初始化模式，可以通过检查MSR寄存器中的INAK位来确认：

while(!(CAN1->MSR & CAN_MSR_INAK));

小结：以上步骤可以帮助你清空STM32 CAN1总线的ESR寄存器中的TEC和LEC值，而无需重启整个MCU。

八、keil中debug监控的CAN状态举例

正常状态时，ESR寄存器的值均为0。
外部can总线断开，stm32对外发送一帧8字节长度数据时：TEC（发送错误计数器）值变为0x08，LEC（上次错误代码）值变为0x03。
外部can总线保持断开，连续发送三帧时：TEC（发送错误计数器）值递增为0x20、0x38、0x50，LEC（上次错误代码）值始终为0x03。
外部can总线保持断开，继续发送一帧：TEC（发送错误计数器）值递增为0x60，LEC（上次错误代码）值始终为0x03，EWGF（错误警告标志）标志位置1。
外部can总线保持断开，继续发送二帧：TEC（发送错误计数器）值递增为0x80，LEC（上次错误代码）值始终为0x03，EWGF（错误警告标志）标志位置1，EPVF（错误被动标志）标志位置1。
外部can总线插上，发送一帧：TEC（发送错误计数器）值递减为0x7F，LEC（上次错误代码）复位为0x00，EWGF（错误警告标志）标志位不变，仍为1，EPVF（错误被动标志）标志位复位0。
外部can总线插上，继续发送三帧：TEC（发送错误计数器）值递减为0x7C，LEC（上次错误代码）复位为0x00，EWGF（错误警告标志）标志位不变，仍为1，EPVF（错误被动标志）标志位复位0。
外部can总线插上，继续发送若干帧：TEC（发送错误计数器）值递减为0x5F后，LEC（上次错误代码）复位为0x00，EWGF（错误警告标志）标志位复位0，EPVF（错误被动标志）标志位复位0。